[发明专利]一种基于影像-数字交互技术的桥墩变形测试装置和测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，特别涉及一种基于影像-数字交互技术的桥墩变形测试装置和测试方法。

背景技术

桥墩抗震试验是研究桥墩延性抗震破坏机理、抗震性能、及设计方法的重要手段之一，试验过程中，如何准确的测试墩身变形(尤其是全部墩身的全过程变形)是试验研究的重要内容。

传统的变形测试装置大多采用拉伸式位移传感器、千分表或者激光位移传感器。这些测试手段往往需要近距离安装测试支架，常常干扰试验现象观测和记录，变形测试需要数据采集系统，在构件尺寸较小的情况下会导致测试传感器或仪表无法按照测试方案实施，同时测试装置固定在试件表面的方法常常会造成构件多处局部破坏，加快了构件的开裂和破坏过程，严重影响了混凝土局部应力应变的测试精度，造成试验结果精度不高乃至失真。同时传统测试方法数据采集点有限，且只能采集某几个点的运动情况，无法反应墩身总体的连续变形，较难采集到墩身空间扭转等变形。因此，迫切需要发明一种非接触、全方位立体、高精确、可靠、连续的可视化再现桥墩变形的测试装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于影像-数字交互技术的桥墩变形测试装置和测试方法，该测试装置可以显著提高桥墩变形的非接触式动态测量精度，从而得到可靠的可视化试验结果。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于影像-数字交互技术的桥墩变形测试装置，包括在待测试的桥墩表面设有多个观察点，以及设置在所述桥墩的不同方位的多台工业相机，所有所述工业相机均连接影像-数字交互分析装置。

在桥墩试验加载前，在桥墩表面设置多个观察点，并在桥墩方便采集影像的多个方位设置工业相机。在桥墩变形测验过程中，开启多台工业相机连续采集试验影像，拍摄频率根据试验工况以及加载速度而定，直至加载试验结束。试验影像传送至影像-数字交互分析装置后，通过影像-数字交互分析装置分析处理每个观察点的运动轨迹，再现桥墩加载过程的三维动态变形过程。

本发明所述的测试装置利用多台工业相机能够连续记录桥墩整体任意点的运动轨迹，克服传统变形测试方法所得数据的间断性，实现变形测试的非接触采集，且无需专用测试传感器和数据采集系统，有效提高了测试精度，获得了较满意的试验结果。本发明所述的测试装置基于影像-数字交换技术的测试方法，为全面再现桥墩的空间变形(扭转等)，提供了更加全面、精确和动态三维可视的变形数据。

优选的，所述桥墩表面还设有单色涂层，所述观察点设于所述单色涂层上，且所述观察点的颜色与所述单色涂层不同，便于工业相机对观察点进行拍摄记录。

优选的，所述单色涂层的颜色为白色，所述观察点的颜色为黑色，对比度大，便于工业相机对观察点进行拍摄记录。

优选的，所述观察点为直径小于2mm的圆点。

优选的，所述工业相机为高清相机。

优选的，所有所述观察点在桥墩所覆盖的破坏区域面积大于非破坏区域，提高对桥墩破坏区域的检测精度。

优选的，所述影像-数字交互分析装置连接有显示装置，可输出桥墩的三维变形图。

本发明还公开了一种基于影像-数字交互技术的桥墩变形测试方法，包括使用任一上述的一种基于影像-数字交互技术的桥墩变形测试装置，包括以下步骤：

步骤一：在待测试的桥墩表面喷射多个观察点；

步骤二：在所述桥墩的不同方位安装多台工业相机；

步骤三：根据试验工况对所述桥墩进行加载；

步骤四：通过所述工业相机连续记录桥墩加载过程，并实时发送至影像-数字交互分析装置；

步骤五：通过所述影像-数字交互分析装置分析所述观察点的运动轨迹，得到所述桥墩三维变形的动态过程。

本发明所述的测试方法采用非接触式测试手段，克服了传统测试方法安装困难、且容易对桥墩造成破坏的不足。在桥墩的表面喷射多个观察点，并利用于影像-数字交互技术分析观察点的运动轨迹，可全面再现桥墩总体的结构变形，采集到桥墩空间扭转的数据。通过所述工业相机连续记录桥墩加载过程，克服传统变形测试方法所得数据的间断性，可得到桥墩的连续变形结果。

本发明提供的测试方法，设备少，安装和操作简单，数据采集分析精度高，为全面再现桥墩的空间变形(扭转等)，提供了更加全面、精确和动态三维可视的变形数据。本发明所述的测试方法是一种非接触、全方位立体、高精确、可靠、连续的可视化再现桥墩变形的测试方法。